CMG组分模块GEM教程

1GEM概述 在提市采收率项目，包括济气或济溶解剂中，蓁过程可以混相或者非混相，它取决于入流和油臧压略和温度。例如，富气驱、高气驱、CO2驱和凝析气臧的循环注气。其模拟需根热力学和流体流动的特殊处理。 GEM就是一有效的多维状态方程组分模拟器全部相注气的重根机理，即油的蒸发和膨胀、气凝析、粘度和界面张力降低，通过多次接触形成混相溶解剂段塞。 自适应隐式、全隐式自应隐式三种运行。在大多数情形下，只有很少量的网格需根全隐式求解。大多数网格可以显式求解。自适应隐式方法在计算中动态选择网格的隐式度，它对于井筒附近的锥进，或非常薄层的状油臧非常用。 使用自适应隐式方式，可以比隐式节约三分之一到一半的时间，而时间不步可以和全部隐式方法一样长。 用户选择全隐式格块，GEM然后进一步动态择隐式格块。 双孔隙度/双渗透率 双孔模型将裂缝油藏的孔隙空间分为两部分：主孔隙和次孔隙。主孔隙（基岩）表示岩块基质中小的粒间孔隙，次孔隙（裂缝）、结点、孔洞组成。双孔模型以一个油藏体积两种介质表示为特征。具有较大存贮性的裂缝，是流体流动的主要通道，而基质则为存贮空间。 在GEM中，可指定单的双孔模型。每个单元都分一基质和缝形状因子。在这种情况下，基质和裂缝之间的交换项处于半稳态流动。 除双孔模型以外，还可指定双渗模型，该模型假定相邻基岩块之一间存在流体流动。在基质、基质之间质量交换不能忽略的情况下有用，例如气油重力驱占主要地位的情况。 状态方程 GEM使用Peng—Robinson或Soave—Redlich—Kwong状态方程预测油相和气相的平衡组成和密度，应用Jossi和Thodos方程预测油和气的粘度。 闪蒸计算 拟牛顿逐次换法QNSS用于求解闪蒸计算的非线方程，以Gibbs能量为基础的稳定性测试监测单相状态。 复杂油藏 油藏定义关键字用来描述油藏，网格可以是可变厚度一可变深度型，也可以是角点类型，断层也是可以定义的，可支持笛卡尔坐标和径向网格。 拟组分选择 拟组分（流动组分）可有效模拟一次接触混相过程和其它单相流体系统。 全隐式井 井可以完善的方式求解，井底流压和完井段的格块变量以全隐式方式求解。如果完井段不止一个层，其井底流压以完全对耦的方法求职解，即考虑所有完井段。这个可以解决典型层状油藏中多完井段的收敛问题。而且在GEM中，复杂的井控制性能是千变万化的。可输入各种约束条件（最大井底或井口压力、最小井底和井口压力、最大产量、最大气油比、最小气油比等）。当违反其中一条约束条件时，用户可指定另一新的约束条件。气循环选择允许对组分进行剥离，可附加补充气到循环气流中。 矩阵求解法 GEM使用AIMSOL，它是一优秀的线性求解程序，基于不完全高斯消去法。AIMSOL尤其针对自适隐式雅可比矩阵而开发。 油藏初始比 初使油藏条件可给定气油和油水界面深度。流体组成可随深度而改变，油藏温度也可随深度呈线性变化。 水区模型 水层可以另增加仅有水的边界单元，或使用Carter—Tracy不层模型模拟。前者用于水体大小和位置已知，而附加的水体网格又相对小的情况。后者一般用于不体较大或未知，希望近似计算水侵量，而附加水体网格不可行的情况。 单位： SI或矿场单位 模拟结果文件 GEM产生SRF格式，第二代模拟结果文件*IRF和*MRF文件。结果文件可用于二维和三维可视化软件，也可用于动态曲线图输出。 如果希望重启，需要其它几个存在的文件，同时产生另外三个文件，如下： 关键字输入部分数据组 a）七个不同组 b）数据组应遵循确定的顺序 I/O控制 油藏描述 组分特性 岩石一流体数据 初始条件控制 井数据和循环数据 怎样建立数据文件注释 a）*TITLE1 b）*TITLE2 c）*TITLE3 d）CASEID 这四个关键字都必须在输入/输出控制部分。 这四个关键字是可选的，并可以去掉。但是，它们对于辩别不同数据文件很有用。至少应使用一行标题。全部标题和标识必须包含在单引号之内。 TITLE1和CASEID均在模拟结果文件中使用，该文件用来产生模拟图形。*TITLE1可以有40个字符，*TITLE2和*TITLE3每个可有80个字符。*CASEID最多少个字符。 也可使用两个关键字标识符即‘**’插入注释，注释可以出现在数据文件任何地方。 例：*TITLE1 ‘Simulation Run #1—1989—01—23’ *TITLE2 ‘Dual porosity problem using MINC option’ *TITLE3 ‘This is a 12×12×10Cattesian grid system' *CASEID 'Runl' **注释部分 怎样重启 什么是重启文件? 重启文件是一个二进制文件,初始数据和主要变量按用户指明频率写入,写重启文件是可选择的. 为什么需要重启？ 有以下几点理由： a）做敏感性分析或历史模拟 b）修改井定义 c）在运行一大的长作业之前，做一短的模拟运行，看结果是否满意。 d）随意运行后的运行中节约运行时间。例如，当完成一模拟运行且初步结果盾起来不错，则需做预测运行。 因为已经由前次运行创建一重启文件，则可以选取一中间时间步重启运行。模拟器不需从初始日期启运行，可以在选择的时间步继续运行。 怎样做一重启？ 重启是可选的。如果需要做重启运行，则要在前次运行时产生。 使用*WRST划*RESTART创建重启文件，它们必须位于输入/输出控制部分。然而，当井工作改变时*WRST可出现在井数据部分，*WRST指示写重启记录的频率。*RESTART表示当前值，否则，输入时间步数。 例：*RESTART 30 当做重启时： a）不改变原始油藏数据，但在输入/输出控制部分加一*RESTART关键字。 b）增加最大时间步数，如果必要删除*MAXSTEPS。 c）需要附加输入文件：输入重启文件和输入模拟结果文件。这些文件在前次运行期间产生 d）需要新的一组输出文件名。 控制输出打印文件内容 控制输出打印文件内容，使用： a）*WPRN b）*OUTPRN 这些关键字可以出现在输入/输出控制部分，其参数也可在随后井数据部分修改。 *WPRN表示写网格块数据、井数据和数值方法控制数据的频率。 如果不希望输出网格或井数据，则频率置零。 例如： *WPRN  *WELL 0 *WPRN  *GRID 0 如果将这两个关键字删除，其缺省选择为每一次井变化时打印。这种打印控制会产生一个非常大的输出打印文件，会很快占满计算机的可用空间。 *OUTPRN限制打印什么样的油藏信息和井信息。 详细的网格信息和流体性质数据可使用*OUTPRN *RES 产生 控制模拟结果文件内容 模拟结果文件（SRF）是模拟运行期间产生的数据文件。SRF文件由图形和控制读入，产生绘图输出。为控制是SRF的内容，使用： a）*WSRF b）*OUTSRF 这两个关键字一般首次出现在输入/输出控制部分。 *SWRF表示写网格数据和井数据的频率。 如果不希望网格数据或井数据输出，则输出频率置零。 网格系统描述 描述网格系统，使用： a）*GRID b）*KDIR 描述网格长度，使用 c）*DJ d）*DJ e）*DK 描述油藏深度和倾角，使用 f）*DEPTH g）*DIP 或 h）*DTOP 在以上关键字中，只有*KDIR和*DIP完全可选，并可能以从数据集中删除。 上述列出的关键字必须在油藏描述部分。*GRID必须是这一部分的第一个关键字。 *GRID表示网格系统类型，有四种选择：直角坐标、变深度/变厚度、径向井筒和角点网格。其中每个均要求I，J，K方向网格块数目： 例如： *GRID *CART 10 10 6 *GRID*VARI 10 10 6 *GRID *RADIAL 10 1 15 *GRID *CORNER 10 10 6 第一个为直角人坐标10×10×6,第二个为变深度/变厚度网格10×10×6,第三个为径向网格,最后一个为角点网格。 KDIR定义Z轴的方向，。缺省值为UP，第一层为最底层。 死结点 定义死结点有两种方法 a）*NULL b）*POR 两种关键字都必须在油藏描述部分，在数据集中必须有*POR，但*NULL可选。 当用*NULL关键字表示无效网格时，0表示无效网格，1表示有效网可知，例如： *NULL *IJK 1：10  1：10    1：3  1 1：4  1：3    1：3  0 第二行覆盖第一行。*NULL是可选的，如果不出现，则假定全部网格均不有效网格。 NULL关键字覆盖POR关键字。即使给一网格赋予非零孔隙度，而在 *NULL关键字中赋给零值，则该网格在流动计算中也不予考虑。 上述例子可以下列形式表示： 例如：*POR  *IJK 1：10    1：10    1：3  0.3 1:4        1:3      1:3    0.0 双孔隙度/双渗透率 调用孔/双渗选择，可以使用（只能选一个）； a）*DUALPOR b）*DUALPERM 除裂缝介质标准网格信息外，还需输入： c）*DIFRAC d）*DJFRAC e）*DKFRAC f）*TRASFER 在组分性质部分，还可以指定： g）*DIFFUSION 孔隙度值需要对基质和裂缝输入 例：*POR    *MATRIX  *IJK 1：10        1：10      1：3      10.3 1:4          1:3        1:3        0.0 *POR        *FRACTURE    *IJK 1:10        1:10      1:3      0.0 8            7:9      1:2      0.4 *MOD 8  7:8  1  =0.45 水层选择： 水层模型如下： a）*AQUIFER b）*AQPROP c）AQFUNC 步长过小或运行时间过长问题 收敛失败可能由于： a）内迭代收敛失败 b）牛顿收敛失败导致时步截短 c）物质平衡误差 如果在输出文件中发现“迭代不收敛”频繁出现，那么可以： 1减小时间步长。将*DTMAX改小，或用*NORM*PRESS和*NORM *SAUR减小第个时间步的改变量。 2用关键子 *ITERMAX增加迭代次数 3使用*SDEGREE增加因子分解度。注意：这个方法增加了存贮需求。如果问题原因是最大改变量，则若出夙不频繁，问题不大。如果时间步大量重复出现，那么，应采取以下措施：